Sesión 18 Zapatas combinadas, conectadas y continuas.pdf

8/12/2019 Sesión 18 Zapatas combinadas, conectadas y continuas.pdf

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Sesión 18:

ZAPATAZ COMBINADAS.ZAPATAS CONECTADAS.ZAPATAS CONTINUAS.

UNC Jaén - Ing. Marco A. Aguirre Camacho 1

ZAPATAZ COMBINADAS.ZAPATAS CONECTADAS.ZAPATAS CONTINUAS.



18.1 ZAPATAS COMBINADAS

18.1.2 INTRODUCCION

Las zapatas combinadas consisten en una zapata común a dos o máscolumnas alineadas. Se utilizan cuando la distancia entre éstas esreducida o cuando la capacidad portante del terreno es tan baja que serequieren zapatas de gran área lo que ocasiona que éstas se traslapen.

Las dimensiones de las zapatas de las columnas exteriores de unaedificación está condicionada por los límites de propiedad,generándose, por lo general, excentricidades en la zapata que nopueden ser resistidas por la columna. La presión del suelo no esuniforme y en muchos casos, es imposible conseguir que los esfuerzossean menores que la capacidad portante del terreno. En estos casos,es conveniente usar zapatas combinadas que unan la columna exteriorcon la interior adyacente, con objeto de eliminar dicha excentricidad y

conseguir que la reacción del suelo sea uniforme.


Las zapatas combinadas consisten en una zapata común a dos o máscolumnas alineadas. Se utilizan cuando la distancia entre éstas esreducida o cuando la capacidad portante del terreno es tan baja que serequieren zapatas de gran área lo que ocasiona que éstas se traslapen.

Las dimensiones de las zapatas de las columnas exteriores de unaedificación está condicionada por los límites de propiedad,generándose, por lo general, excentricidades en la zapata que nopueden ser resistidas por la columna. La presión del suelo no esuniforme y en muchos casos, es imposible conseguir que los esfuerzossean menores que la capacidad portante del terreno. En estos casos,es conveniente usar zapatas combinadas que unan la columna exteriorcon la interior adyacente, con objeto de eliminar dicha excentricidad y

conseguir que la reacción del suelo sea uniforme.




No existe una recomendación específica para el diseño de este tipode cimentaciones. Se menciona que la estructura es indeterminada yla verdadera distribución de la presión del suelo sobre la zapata esdesconocida, sin embargo se debe tener en cuenta lo siguiente:

1. Tipo de terreno inmediatamente debajo de la zapata.

2. Tipo de terreno a profundidades mayores.



3. Tamaño y forma de la cimentación.

4. Rigidez de la cimentación y de la superestructura.

5. Módulo de reacción de la subrasante.

El método de diseño que se propone, considera que la zapata esrígida y que el suelo es homogéneo y elástico. Se analizará zapatascombinadas rectangulares con dos columnas.


El método de diseño que se propone, considera que la zapata esrígida y que el suelo es homogéneo y elástico. Se analizará zapatascombinadas rectangulares con dos columnas.

El predimensionamiento de la zapata se efectúa de modo que laresultante de las cargas permanentes sin amplificar, incluidos losmomentos, coincida con la ubicación del centro de gravedad de lazapata.



18.1.2 DISEÑO DE ZAPATA COMBINADA

a. Dimensionamiento en planta (zapata combinada rectangular)

Se realizará el análisis de manera que la resultante este en el centrode la zapata, es decir cuando la excentricidad es igual a cero.




Luego se calcula el ancho b de la zapata:sn

La presión neta última que la zapata transmite al suelo se calcula conla siguiente ecuación:


b. Análisis de esfuerzos

Se calculará los diagramas de momentos y cortantes de la zapata,como se ve en la figura. Previamente se deberá calcular la presiónque el suelo transmite a la cimentación:



c. Dimensionamiento en elevación

c.1 Verificación a corte por flexión:

Calcular la tensión de corte por flexión a unadistancia “d” de los apoyos con la siguiente ecuación:


c.2 Verificación a corte por punzonamiento:

Para la verificación a corte por

punzonamiento se calculará la tensión decorte para la carga de servicio de cada unade las columnas.




d. Transferencia de esfuerzosEl cálculo de la transferencia de esfuerzos desarrollado para zapatasen sesiones anteriores, es también aplicable para zapatas combinadas,este cálculo se lo debe realizar para las dos columnas.



e. Cálculo del refuerzo de acero por flexión

Refuerzo de acero en la dirección “x”

El refuerzo de acero por flexión en la dirección “x” será calculado conlos momentos obtenidos en el análisis de esfuerzos, con las siguientesecuaciones:




Refuerzo de acero en la dirección “y”

Se calcula el momento en el eje x con las siguientes ecuaciones:

Entonces el refuerzo de acero por flexión en el eje “y” está dadopor la siguiente ecuación:

UNC Jaén - Ing. Marco A. Aguirre Camacho 13(lado de la columna)



El refuerzo de acero calculado será distribuido en una longitud igual allado “a i” de la columna mas d/2 a ambos lados de la cara de lacolumna, quedando una franja al centro de la zapata que seráreforzada con el área de acero mínimo calculada en la dirección “y” .

f. Detalle de armado de la zapata combinada

LONGITUDINAL




18.2 ZAPATAS CONECTADASLas zapatas conectadas son mas usadas que las combinadas cuando setrata de reducir la excentricidad que se presenta en la cimentación decolumnas exteriores.

Consisten en dos zapatas independientes unidas a través de una vigade cimentación. Este elemento busca transmitir el momento generadopor la excentricidad que se presenta en la zapata exterior, a la zapatainterior por lo que la zapata exterior se dimensiona alargada para quetenga la menor excentricidad. La viga debe ser lo suficientementerígida como para garantizar esta transferencia y debe ser capaz deresistir las cargas transmitidas.

Para el diseño, se supone que el peso propio de la viga es resistido porel relleno debajo de ella y que la reacción del terreno a las cargas seproducen únicamente a través de las zapatas. Esta suposición escoherente, si se toma en cuenta que el terreno debajo de la viga se

afloja y reacciona solo lo suficiente para soportar el peso de la viga.UNC Jaén - Ing. Marco A. Aguirre Camacho 17

Las zapatas conectadas son mas usadas que las combinadas cuando setrata de reducir la excentricidad que se presenta en la cimentación decolumnas exteriores.

Consisten en dos zapatas independientes unidas a través de una vigade cimentación. Este elemento busca transmitir el momento generadopor la excentricidad que se presenta en la zapata exterior, a la zapatainterior por lo que la zapata exterior se dimensiona alargada para quetenga la menor excentricidad. La viga debe ser lo suficientementerígida como para garantizar esta transferencia y debe ser capaz deresistir las cargas transmitidas.

Para el diseño, se supone que el peso propio de la viga es resistido porel relleno debajo de ella y que la reacción del terreno a las cargas seproducen únicamente a través de las zapatas. Esta suposición escoherente, si se toma en cuenta que el terreno debajo de la viga se

afloja y reacciona solo lo suficiente para soportar el peso de la viga.



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18.3 ZAPATAS CONTINUAS, DE MUROS O ZAPATAS CORRIDAS

Las zapatas de muros pueden ser de concreto simple o de concretoarmado, dependiendo de la magnitud de los esfuerzos a los que seencuentran sometidos. Por lo general, los muros de albañilería noportante tienen cimentación de concreto simple, mientras que losmuros portantes de concreto o albañilería, utilizan zapatas de concretoarmado, sobre todo en terrenos de mala calidad.

Las zapatas de muros son elementos que trabajan básicamente en unadirección, presentándose los esfuerzos principales perpendiculares almuro. En este tipo de cimentación, solo se analiza la flexión en estadirección y no se chequea corte por punzonamiento.

El diseño se efectúa en una porción de zapata de largo unitario. Elancho del cimiento estará dado por:


Las zapatas de muros pueden ser de concreto simple o de concretoarmado, dependiendo de la magnitud de los esfuerzos a los que seencuentran sometidos. Por lo general, los muros de albañilería noportante tienen cimentación de concreto simple, mientras que losmuros portantes de concreto o albañilería, utilizan zapatas de concretoarmado, sobre todo en terrenos de mala calidad.

Las zapatas de muros son elementos que trabajan básicamente en unadirección, presentándose los esfuerzos principales perpendiculares almuro. En este tipo de cimentación, solo se analiza la flexión en estadirección y no se chequea corte por punzonamiento.

El diseño se efectúa en una porción de zapata de largo unitario. Elancho del cimiento estará dado por:



Cuando el momento de volteo es muy alto, como es el caso de losocasionados por sismo o para muros excéntricos, la reacción en la baseno es suficiente para equilibrar las fuerzas externas. En este caso, setiene que tomar en cuenta el empuje pasivo que experimenta lacimentación para garantizar el equilibrio, como se muestra en la figura:

En la parte superior, ladistribución no estriangular pero puedeasumirse, porsimplicidad, que tieneforma semicircular. Laaltura y ancho de lacimentación se definende modo que:


En la parte superior, ladistribución no estriangular pero puedeasumirse, porsimplicidad, que tieneforma semicircular. Laaltura y ancho de lacimentación se definende modo que:



voladizo de ancho unitario. El corte se verifica con el procedimientoconvencional. Paralelamente al muro, es conveniente colocar refuerzode temperatura para facilitar el armado y colocación del aceroprincipal. Este refuerzo controla el agrietamiento en esta dirección y leda una cierta resistencia a la cimentación en esa dirección.


El refuerzo longitudinal se calcula como si la zapata fuera una viga envoladizo de ancho unitario. El corte se verifica con el procedimientoconvencional. Paralelamente al muro, es conveniente colocar refuerzode temperatura para facilitar el armado y colocación del aceroprincipal. Este refuerzo controla el agrietamiento en esta dirección y leda una cierta resistencia a la cimentación en esa dirección.



18.4 EJEMPLO DE DISEÑO DE ZAPATA COMBINADA

Diseñar la zapata combinada que tiene los siguientes datos:


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